JPH028210Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、機械的振動に起因する不要雑音信号
ときず信号との識別およびきず信号からのきず種
類の判別などを可能にする渦流探傷器に関する。

貫通又は内挿式探傷コイルを用いて渦流探傷を
行なう場合、筒状或いは棒状被検体金属の直径、
肉厚、電気伝導度、および探傷コイル励磁電流周
波数等によつて、探傷コイル近傍の金属体表面に
生ずる渦電流と該表面直下に生ずる渦電流との電
流密度の比が異なることが知られている。渦流探
傷に於いてきずの種類や深さ等に応じて上記電流
密度の比が、位相や振幅の違いとして検知される
ことも公知である。ところで、貫通コイルによる
定尺金属材の探傷では、例えばローラコンベアで
の搬送時に被検体先端の曲りにより或いはコンベ
アローラの取付芯出し不良等により被検体に機械
的振動が発生することがあり、かゝる場合該振動
は被検体の定速搬送を一時的に阻害するため短時
間のドラツグ（引摺り）効果を生じ、妨害雑音信
号が発生する。かゝる機械的振動に起因する不要
な雑音信号は、搬送速度、被検体の質量、振動発
生要因となる被検体やコンベアローラの芯の偏り
量等によつてその振幅や周波数成分に差異はある
が、基本的衝撃性であるため短時間内に消滅する
減衰特性を示す振動である。そして、この減衰振
動の周波数はその性質上、時間の経過と共に逐次
減少し、被検体の音響的な固有共鳴周波数に漸近
し然るのちに消滅する形態をとる例が多い。

この不要雑音信号は、渦流探傷において、(イ)本
来の目的たるきずの検知中に生ずる、(ロ)きずの深
知を可能にする周波数／エネルギスペクトルに常
時混入し得る領域にある、(ハ)時間の経過と共に振
動数（周波数）が変化するので、周波数変化従つ
て位相変化としてすべての角度範囲に位相分布を
有する。ものとして特徴づけられる。

一方、被検体のきずに起因するきず信号は、該
きずに固有の位相角を有するので、この点に着目
して同期検波又は位相検波すれば、一般的には不
要雑音信号（機械的振動以外のもの）から分離し
て識別することができる。また探傷方向に分布す
る形状変化や硬度等の、きずに比べて緩やかな変
化をする不要信号に対しては、周波数フイルタで
それを除去する技法が確立されているので格別問
題はない。しかし前述した機械的振動に起因する
不要雑音信号は、すべての角度範囲にわたつた位
相分布ときず信号を含む低域から高域に至つて広
い各周波数およびエネルギ分布を持つため、上述
した従来法では基本的に識別しきれない。仮に従
来の電気的信号処理法によつて若干の抑制効果が
期待されるとしても、それは極く僅かなもので実
用性には欠けるため、一般には機械的振動の発生
自体を抑制する方法を採るのが通例である。しか
しながら、近年の高感度探傷に際しては、(1)上述
した機械的振動の発生要因除去には自ずと限界が
ある、(2)被検体の曲り量低減を極限まで追求しよ
うとしても、これは製品原価の低減という面から
経済的に制約される、(3)探傷検査の処理能力を向
上させるために搬送速度を高速化すると、搬送中
の被検体に加わる機械的衝撃力が加速度的に増大
して不要雑音信号の大きさ（振幅）および発生頻
度を増加させる、という問題があるので、機械的
振動の発生を抑制するという方法では充分に対応
しきれない。

本考案は上記実情に鑑みなされたもので、機械
的振動の発生原因を抑制し得なくても該振動に起
因する不要雑音信号と求める正規のきず信号とを
電気的に識別処理し、被検体へのマーキング、或
いは検査後の自動選別等を正確に行なわせようと
するものである。この目的のため本考案は、渦流
探傷ヘツドと、該探傷ヘツドの出力を位相検波し
てきず信号を出力する位相検波器を有する渦流探
傷器において、該位相検波器の出力を受けそし
て、きず信号をベクトル表示するＸ−Ｙ平面上の
特定方形区域内の信号を出力する受感枠回路と、
該位相検波器のきず信号出力回路に挿入され、そ
して該特定方形区域がＸ−Ｙ平面上のきず信号が
存在しない領域に設定された受感枠回路の出力で
一定時間閉鎖して位相検波器のきず信号出力を禁
止するゲート回路とを備えることを特徴とするも
のであるが、以下図面を参照しながらこれを詳細
に説明する。

第１図Ａのａ〜ｄは探傷コイルが被検体のきず
を探知したときに生ずるインピーダンス変化の軌
跡を電圧変化としてとらえ、ベクトルでブラウン
管又はＸ−Ｙ記録計上に逐次重ねて表示又は記録
した例である。同図Ｄに示すように被検体OEに
対向して渦流探傷器の探傷ヘツドHDを置き、被
検体OEを矢印方向に移動させて探傷するに際し、
きずDTがあると、ブラウン管面上の輝点は最初
同図ＡのＸ，Ｙ軸の交点つまり原点にあり、きず
DTが探傷ヘツドHDに近ずいてくると輝点は例
えば曲線ｂに沿つて移動を始め、点b₁にくる。き
ずDTが探傷コイルC₁の中心にくると輝点は点b₂
に移り、探傷コイルC₁とC₂の中間にくると原点
に、そして探傷コイルC₂の中心にくると点b₃に移
り、更にきずDTが探傷ヘツドHDから離れて行
くと輝点は原点へ戻る。きずの種類が異なると輝
点の軌跡はａ，ｃ，ｄの如く変るが、いずれも原
点対象である。このＸ軸はインピーダンス又は電
圧の実数成分を、またＹ軸は虚数成分を示すもの
とする。

本考案ではかゝるＸ−Ｙ平面に、網線を示して
示した領域ｅ，ｆを電気的受感枠として設ける。
受感枠ｅは座標（−y₁，−y₂，x₁，x₂）で周辺限
定される受感区域であり、受感枠ｆはＸ，Ｙ平面
の原点を中心に領域ｅと点対象になる。座標
（y₁，y₂，−x₁，−x₂）で周辺限定される受感区域
である。これらの受感枠例えばｅは、第１図Ｂに
示すようにＹ軸に沿つた幅（x₂〜x₁）の帯状受感
帯e_XとＸ軸に沿つた幅（−y₂〜−y₁）の帯状受感
帯e_Yとの交叉部で与えられ、他方の受感枠ｆ或い
は後述する受感枠ｇ〜ｋについても同様である。
受感帯e_x，e_yは後述する位相検波器２，３のＹ軸
およびＸ軸出力回路にウインドコンパレータ８，
１０を付加することにより実現される。

受感帯e_X，e_Yは信号抽出領域であり、探傷コイ
ルインピーダンス軌跡が該領域に入れば、その入
つた部分のみが抽出される。受感帯e_X，e_Yが感知
抽出した信号の論理積をとると、それが前述した
受感枠ｅの出力信号となる。前述の被検体の機械
的振動による雑音信号はあらゆる位相範囲および
振幅範囲を持つているので、前記Ｘ−Ｙ平面にお
けるベクトル軌跡は第１図Ｃの如くなる。また信
号のベクトル軌跡は同図Ａに示した如く本実施例
では主として第１，第３象限にあり、第２、第４
象限にはいので、受感枠ｅ，ｆ（これは一方だけ
でもよい）を図示の如く定めると、該受感枠の出
力信号は前記機械的振動による雑音発生を示すこ
とになる。この原理を利用すると、きず信号と機
械的振動雑音とを識別分離することができ、機械
的振動雑音が検出されたときはきず信号出力を停
止する（機械的振動雑音は第１図Ｃの如くである
から第１図Ａの曲線ａ〜ｄを検出するきず検出回
路は機械的振動雑音にも応答する）ことにより、
きず信号の正確度を高めることができる。

第２図は上述したた動作を行なう本考案の一実
施例である。同図に示す信号識別装置（渦流探傷
器の信号処理部）は２つの入力端Ａ，Ｂを有し、
入力端Ａには、探傷コイルC₁，C₂を含むブリツ
ジや打消し電圧回路等を備える探傷ヘツドの出力
（きず等により位相、振幅変化を受けた、探傷コ
イル励磁電流周波数の変調数）が適宜増幅された
後に加えられる。入力端Ａの信号は緩衝増幅器１
を経て位相検波器２，３に同時に導びかれる。一
方、入力端Ｂには探傷コイル励磁（電流）周波数
の基準参照電圧が加えられ、該参照電圧は移送器
４および位相分割器５で同相電圧E₁と90゜位相差
を与えられた電圧E₂とに分割された後、位相検
波器２，３の他方の入力端に導びかれる。位相検
波器２，３において互いに90゜位相差を有する２
つの基準参照電圧E₁，E₂によつて位相検波され
た２つの出力（Ｙ軸およびＸ軸出力）E_x，E_yは
帯域波器６，７に与えられ、こゝで信号抽出を
容易にするため高域及び低域周波数が適宜遮断さ
れる。帯域波器６，７を通過した位相検波出力
は、第１図Ａのａ〜ｄきず信号ベクトルのＸ，Ｙ
成分を示す。これら検波出力はウインドコンパレ
ータ８，１０に導びかれる。ウインドコンパレー
タ８，１０のウインドを定める上限値および下限
値、前記の例ではx₁，x₂およびy₁，y₂は電圧設定
器９，１１でそれぞれ設定される。この上限値お
よび下限値の設定次第で第１図Ｂの座標（−y₁，
−y₂，およびx₁，x₂）が任意に決定されるので、
受感枠ｅの幅或いは高さ、延いてはその大きさ、
換言すれば面積を狭くしたり広くしたりすること
が自由である。またその存在位置も自由に変えら
れる。このことは他の受感枠ｆ等についても同様
である。コンパレータ８，１０の出力は受感枠
e_X，e_Yに関するものであるが、これらがアナログ
論理積回路２１に導びかれることによつてその交
叉部に相当する受感枠ｅが規定され、該枠中に信
号が到来した場合にのみ論理積出力が生じる。こ
の出力はワンシヨツトマルチバイブレータ（以下
ワンシヨツトマルチと略す）２２に入力され、上
記信号到来時点から予め調整された時間幅のパル
スを発生する。この時間幅は機械的振動に起因す
る雑音信号（不要雑音信号）の継続時間に合せ
る。

一方、帯域波器７（６でもよい）の出力は更
に第２の帯域波器２３、小振幅背景雑音信号除
去器２４を経て雑音信号除去用マスキングゲート
２５へ導びかれる。従つて渦流探傷中に検出され
た各種信号は全てゲート２５に導びかれ、該ゲー
トはワンシヨツトマルチ２２の出力により開閉制
御されるので、動作は次の如くなる。今、第１図
Ｃの如くすべての位相角度範囲に及ぶ中乃至大振
幅の不要雑音信号（前述の機械的振動に起因する
雑音信号など）が検知されたとすると、ウインド
コンパレータ８，１０および論理積回路２１によ
り第１図Ａの受感枠ｅが機能する。そして受感枠
ｅが不要雑音信号を検知すると直ちにワンシヨツ
トマルチ２２が起動され、その出力パルスでゲー
ト２５を閉成する。この時ゲート２５の入力端に
は上記雑音信号が到来しているが、ゲートパルス
によつて一定期間該ゲートが閉じるので、該雑音
信号がゲート２５の出力端に出現することは阻止
される。この様にして不要雑音信号が除去され、
不要雑音信号とは異なる時間に発生したきず信号
のみがゲート２５を通過してリレー回路２６に加
えられ、その振幅が所定の値を越えたとき出力端
Ｃにマーキング用信号が得られる。

上述した実施例は受感枠ｅをきず信号ベクトル
軌跡外に設け、感知した信号を不要雑音信号とし
て認識し、振幅弁別する警報リレー回路（リレー
回路２６）の機能を一時的に停止（実施例ではゲ
ート２５を閉じた）して、不要雑音信号をきず信
号と誤認しないようにしたものであるが、これは
第３図の実施例に示すように、受感枠をきず信号
ベクトル軌跡内に任意数設けるようにすると、感
知したきず信号の比較によつてきずの性状、形態
を区別することができる。即ち、第３図の実施例
は第１図Ａのきず信号ｂ，ａを検知するために第
４図Ａのように該信号ベクトル軌跡内に受感枠
ｇ，ｈを増設したものである。受感枠ｅは第２図
と同様にきず信号ベクトルの軌跡外であり、不要
雑音検出用であるが、この回路は第３図には示し
ていない。第３図で緩衝増幅器１から帯域波器
７までの構成は第１図と同様であるが、ウインド
コンパレータ８，１０、電圧設定器９，１１およ
びアナログ論理積回路１６は第２図とは異なり、
きず信号例えば第１図Ａのｂのベクトル軌跡内に
位置する第４図Ａの受感枠ｈを形成する。従つて
ワンシヨツトマルチ１８の出力Ｄはきず信号ｂの
識別判定出力である。帯域波器６，７の出力が
分岐供給されるウインドコンパレータ１２，１
４、電圧設定器１３，１５およびアナログ論理積
回路１７は、他方のきず信号ａのベクトル軌跡内
に位置する受感枠ｇを形成し、ワンシヨツトマル
チ１９の出力Ｅがきず信号ａの識別判定出力とな
る。

尚、複数の受感枠ｉ，ｊ，ｋ等を第４図Ｂのよ
うにＸ−Ｙ平面の１象限に限定して配列し、該象
限内のインピーダンス変化の信号電圧軌跡をチエ
ツクすれば、単一の探傷コイルによる絶対測定結
果を簡単に識別（きず種類検知）することができ
る。

以上述べたように本考案によれば、受感枠を設
ける、即ちハードウエア的にはウインドコンパレ
ータと論理積回路を従来装置に追加するだけで、
渦流探傷器によるきず検出能力を向上させること
ができる。なお実施例では受感枠をアナログ回路
で構成したが、これはデジタル回路で構成するこ
とも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ〜Ｄは本考案の受感枠ときず信号およ
び不要雑音信号等の関係を示す説明図、第２図お
よび第３図は本考案の異なる実施例を示すブロツ
ク図、第４図Ａ，Ｂは受感枠の異なる配置法を示
す説明図である。 図中、２，３は位相検波器、８，１０，１２，
１４はウインドコンパレータ、１６，１７，２１
はアナログ論理積回路、ｅ〜ｋは受感枠である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 渦流探傷ヘツドと、該探傷ヘツドの出力を位
   相検波してきず信号を出力する位相検波器を有
   する渦流探傷器において、 該位相検波器の出力を受けそして、きず信号
   をベクトル表示するＸ−Ｙ平面上の特定方形区
   域内の信号を出力する受感枠回路と、 該位相検波器のきず信号出力回路に挿入さ
   れ、そして該特定方形区域がＸ−Ｙ平面上のき
   ず信号が存在しない領域に設定された受感枠回
   路の出力で一定時間閉鎖して位相検波器のきず
   信号出力を禁止するゲート回路とを備えること
   を特徴とする渦流探傷器。 (2) 特定方形区域がＸ−Ｙ平面のきず信号が存在
   する領域に設定されて出力がきず種類判定に供
   される受感枠回路も設けられたことを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載の渦流探
   傷器。